Gyoungok-go (GOG; Qiongyu-gao in Chinese) has been used in traditional oriental medicine for the improvement of various physiological vitality functions. The aim of present work is to investigate a processing possibility of vinegar using GOG. GOG vinegar was prepared by two stage fermentations of alcohol and vinegar. The method of GOG fermentation with polished rice as a fermentation substrate is not yet established. The result of alcohol fermentation rate of GOG with some strains, strain No. 1 produced the highest alcohol contents among 7 strains. The strain No. 1 identified Saccharomyces paradoxus by 18S rDNA classification. S. paradoxus was produced over 20% alcohol in the 1~11% GOG with polished rice. A. aceti was produced 8.52%
acetic acid from 6.5% alcohol containing 11% GOG, after incubation for 11 days.
경옥고를 이용한 식초의 개발
박성민
1
, 이원욱2
, 조미정2
, 이종록2
, 정대화1
, 박은영1
, 변성희2
김상찬1,2
1
대구한의대학교 한방생명자원연구센터,2
대구한의대학교 한의학과 방제학교실ABSTRACT
Processing of Vinegar Using Gyoungok-go
Sung-Min Park
1
, Won-Wook Lee2
, Mi-Jeong Jo2
, Jong-Rok Lee1
, Dae-Hwa Jung1
, Eun-Young Park1
, Sung-Hui Byun2
, Sang-Chan Kim1,2
1
The Research Center for Biomedical Resources of Oriental Medicine, Daegu Haany University2
College of Oriental Medicine, Daegu Haany University1)
•교신저자 : 김상찬
•대구광역시 수성구 상동 165번지 대구한의대학교
•Tel : 82-53-770-2247 Fax : 82-53-770-2335 E-mail : sckim@dhu.ac.kr
•접수 : 2009/ 06/ 01 1차 수정 : 2009/ 06/ 13 채택 : 2009/ 06/ 22
Key word : Gyoungok-go, Fermentation, Vinegar
Ⅰ. 서 론
경제 성장과 생활수준이 향상됨에 따라 웰빙 (well-being)을 지향하는 추세의 영향으로 기능성 청주, 약주에 대한 소비자 수요가 증가하고 있다
1)
. 우리나라에서 일반적으로 제조되고 있는 발효주의 양조방법은 백미, 찹쌀, 누룩 등이 주원료로 사용 되어 왔고, 부 원료로는 식물 약재류 등을 첨가하 는 방법으로 술을 만들어 왔다. 근래에는 건강에 대한 관심이 높아지면서 각종 기능성을 가진 건강 식품 개발이나, 약재의 잎이나 뿌리 등을 부 원료 로 각종 생리기능성 물질이 발효과정에서 생성되 거나 용출되는 건강기능성 주류의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 알코올 해독과 건강 보조 및 질병 예방 등의 기능성을 가진 약주 등이 개발되 어 시판중에 있으며2,3)
인삼, 구기자, 두충, 감초, 오미자, 산수유, 숙지황, 매실, 당귀, 동충하초, 상 황버섯 등의 침출주 및 발효주가 개발되어 이에 대한 효능이 부분적으로 보고되고 있다4-6)
. 이러한 생리활성을 나타내는 성분은 발효과정에서 생산되 어지거나, 또는 발효 전 부원료에 포함된 물질이 용출되거나 다른 발효 물질과 더불어 전통주의 생 리활성에 상승작용을 일으키는 것으로 예측되고 있으나7)
, 어떠한 조성이 구체적으로 어떻게 생리 활성에 관여하고 있는지에 관한 연구는 아직 초보 적 단계이다8)
.식초는 동서양을 막론하고 오랫동안 이용되어 져 온 발효식품으로 식초에 함유되어 있는 초산은 알코올보다 더 강한 보존 활성을 나타냄으로 피클
등 많은 채소류의 보존에 사용되었다
9)
. 식초는 알 코올, 곡류 및 과일을 이용하여 만들 수 있는 발 효식품으로 발효에 의해 생성된 유기산 등 이차부 산물들이 맛, 향 및 식초의 품질을 변화시키는 것 으로 알려져 있다10)
. 식초는 당이 혐기적 상태에 서 알코올로 변환되고 다시 알코올이 호기적 상태 에서 산으로 변형되는 과정을 거쳐 생산되며, 다 양한 농산물을 이용하여 식초를 개발하고자 많은 연구가 진행되고 있다11)
. 또한, 식초는 대표적인 알칼리성 식품12)
으로 동맥경화증이나 혈전증을 일 으키는 과산화지질을 분해하여 동맥경화의 예방과 부신피질 호르몬의 분비, 소화 및 식욕촉진에 효 과가 있으며, 당뇨병과 비만의 개선, 혈압 강하, 노화방지와 항종양 효과 등이 있는 것으로 알려져 있다. 국내에서는 곡물식초를 총산 4~29% (감식 초는 2.6%이상)로 규정하고 있으며, 식초를 발효 식초, 합성식초, 기타식초로 유형을 분류하고 있으 며 다양한 원료와 제조방법에 따라 다량의 제품이 생산되고 있다13)
.瓊玉膏는 宋代 洪遵의 ≪洪氏經驗方≫에 新羅 人蔘, 生地黃, 雪白茯苓, 白沙蜜로 구성되는 것으 로 되어 있으며, 효능 및 주치로는 “養陰潤肺治虛 勞乾咳咽燥咯血”이라고 언급된 이래 養性延年하는 방제으로 다용되고 있다
14)
. ≪東醫寶鑑≫에는 瓊 玉膏의 효능에 대하여 “塡精補髓, 調眞養性, 返老 還童, 補百損, 除百病, 萬神具足, 五臟盈溢, 髮白復 黑, 落齒更生, 行如奔馬”라고 기재되어있다15)
.이러한 문헌적 자료에 근거하여 瓊玉膏의 약리 활성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현 재까지 瓊玉膏에 대한 실험적 연구로 瓊玉膏와 瓊
玉膏加味方의 면역 활성에 관한 연구
16,17)
와 瓊玉 膏 및 瓊玉膏加味方이 폐암에 미치는 영향에 관한 연구 그리고 산화적 손상으로 유발된 심근세포고 사에 대한 瓊玉膏의 방어효과 연구 등이 보고되어 있다18)
. 瓊玉膏의 성분 분석 및 추출물별 항산화 효능을 연구한 박 등19)
의 결과를 보면 경옥고의 일반성분은 수분 함량 50.64%, 탄수화물 45.95%, 조지방과 조단백질은 0.51%, 2.38%, 조회분 함량 은 0.52%이고 환원당은 2.86 g/100 g, 수용성 단백 질은 170.10 mg/100 g로 조사되었다고 보고하였다.또한 경옥고의 구성 아미노산 함량은 valine이 가 장 높으며, 유리 아미노산은 arginine이 가장 높았 으며 다양한 무기질을 함유하고 있다고 보고하였 다. 또한, 瓊玉膏 추출물 중 polyphenol 함량, DPPH에 대한 전자공여능, 아질산염 소거능, xanthine oxidase, tyrosinase 저해 활성 등은 클로 로포름, 에탄올, 물 추출물 순으로 효능을 나타내 는 것으로 보고하였다.
이에 본 연구에서는 瓊玉膏를 이용하여 알코올 및 초산 발효의 진행가능 여부를 조사하고, 최근 많은 소비량을 나타내고 있는 식초 음료로 적용함 으로서 본초 및 방제를 이용한 다양한 식초음료의 응용 가능성을 조사하고자 한다.
Ⅱ. 재료 및 방법
1. 재료 및 배지
실험재료인 경옥고는 2008년 9월 경기도 안성시 경옥당한의원에서 제조한 제품을 구입하여 사용하 였다. 경옥고만으로 알코올 발효를 유도할 수 없 으므로 발효를 위한 기질로 경상북도 김천시에서 생산된 물레방아米를 구입하여 사용하였다. 알코 올 발효를 위한 효모의 분리를 위하여 Difco사의 YM broth (0.3% Yeast extract, 0.3% Malt extract, 0.5% Peptone, 1.0% Dextrose, pH 6.2 ± 0.2)배지 를 이용하였으며 초산균 배양을 위하여 Mannitol
broth (0.5% Yeast extract, 0.3% Peptone, 2.5%
Mannitol, pH 4.0 ± 0.2)를 사용하였다.
2. 균주의 분리
대구, 경상북도지역 민가 7곳에서 직접 담근 전 통주 및 과실주 중 인위적으로 알코올을 첨가하지 않은 시료 중 알코올 함량이 10%가 넘는 시료로 부터 균주를 분리하였다. 각각의 샘플을 30℃ 진 탕배양기에서 24시간 배양한 후 단계희석법으로 희석하고 잡균의 생육을 억제하면서 알코올에 내성 을 가지는 균주를 분리하기 위하여 3% prethanol (98%주정)이 첨가된 YM agar (YM broth + 1.5%
agar)에 도말한 후 30℃에서 48시간 배양하여 효모 로 추정되는 균들을 1차로 순수 분리하였다. 분리 균 중 알코올 생산성이 가장 우수한 종을 선발하 고 동정한 후 본 연구의 공시균주로 사용하였다.
3. 분리균주의 동정
1차 순수 분리한 균주의 동정은 당이용성 평가방 법인 API 20C AUX Kit (bioMerieux, France)를 이 용하였으며, 최종 공시균주는 한국미생물보존센터 (KCCM, Korean Culture Center of Microorganisms) 에 의뢰하여 18S rDNA분석을 통해 동정하였다.
4. 경옥주의 제조 및 알코올 함량 측정
일반적으로 백미를 이용하여 알코올 발효를 유 도할 경우 곰팡이가 생산하는 amylase에 의하여 백미의 전분이 발효성 당 (fermentable sugar)으로 분해되는 당화 (Saccharification)과정을 거친 다음 효모에 의한 알코올 발효가 진행된다. 곰팡이를 사용할 경우 생성된 알코올의 관능성은 좋으나 곰 팡이가 생육하여 효소를 생성할 때 까지 장시간의 발 효기간이 요구된다. 본 연구에서는 최종 산물인 초산 을 보다 빠르게 생산하기 위하여 백미에 Glucoamylase (Shin Nihon Chemical Co., LTD, Japan)를 첨가 하여 분리한 효모로부터 보다 신속한 알코올 생산을 유도하였으며 반응온도, 첨가비율은 제조사의 사용법에 준하여 사용하였다. 국세청주류분석법 중 약주류분석법에 따라 표준 주정계 (Dong Myung, Korea)로 알코올 함량을 측정하였다. 실험방법은 15℃에서 검증한 메스실린더에 100 ㎖ 취하고 이 것을 약 300~500 ㎖ 삼각플라스크에 옮긴 다음 이 메스실린더를 약 15 ㎖의 물로 2회 씻은 액을 삼각플라스크에 합치고 냉각기에 연결한 다음 메 스플라스크를 받는 용기로 하여 증류한다. 유액이 70 ㎖이 되면 증류를 중지하고 물을 가하여 100
㎖로 조정한 후 15℃에서 한 눈금이 0.2도인 수은 주정계를 사용하여 측정하였다
20)
.5. 경옥식초의 제조
경옥주의 알코올 함량을 조정한 후 초산생성균 인 Acetobacter aceti (KCCM 32409)를 이용하였 다. 초산발효 전 Mannitol agar에 3% CaCO
3
를 첨가한 고체배지에 균을 접종하여 초산의 생성에 따른 clear zone 형성을 확인하였으며 Mannitol broth에 전배양한 후 균주를 회수하여 초산발효를 진행하였다(Fig. 1).Fig. 1. Preparation of Gyoungok-go vinega
6. 총산도 측정
산도의 측정은 초산발효중인 시료 10 ㎖를 취하 고 증류수을 이용하여 100 ㎖로 정용한 후 그 중 20 ㎖을 이용하여 0.1% phenolphthalein을 지시약 으로 하여 0.1N NaOH 용액으로 중화 적정하고 acetic acid로 환원하여 나타내었다
21)
.Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 균주의 분리
대구, 경북지역 민가 7곳의 전통주 및 과실주 시료 10 ㎖를 멸균수 90 ㎖과 혼합하고 30℃ 진탕 배양기에서 (Vision Science, Korea) 24시간 배양하 여 시료 중 균의 증식을 유도하였다. 각각의 시료 를 멸균수를 이용하여 단계희석하고 YM agar에 접종하고 30℃에서 2일간 배양하여 균주를 분리하 였다. 그 결과 시료로부터 7종의 효모를 분리하였 으며 API kit를 이용하여 당 이용성을 조사한 결 과는 Table 1과 같다. 분리균주의 당 이용특이성 의 결과를 바탕으로 동정용 소프트웨어 (APILAB Plus, https://apiweb.biomerieux.com)로 동정한 결 과 Saccharomyces sp. 4종, Candida sp. 2종, Kloeckera spp 1종으로 확인되었다. 이 중 glucose 를 이용하지 못하는 것으로 조사된 Kloeckera spp 와 Candida sp. 중 1종을 제외한 5종을 대상으로 알코올 발효를 조사하였다.
2. 공시균주의 선발
백미를 1차 증류수에 4시간 침지한 후, 물기를 제거하고 분쇄하여 60℃에서 24시간 건조하였다.
효소제인 glucoamylase의 활성을 조사하기 위하여 분쇄한 백미 600 g 을 삼각플라스크에 넣고 1차 증류수 1,200 ㎖를 첨가한 후 제조사의 사용법에 준하여 0.5% (v/v) 첨가한 후 30℃, 60rpm으로 6 일간 배양하면서 샘플을 채취하였다(Fig. 2). 그 결과 배양 5일까지 꾸준히 당화가 진행되는 것으
로 조사되었으나 6일째 큰 변화를 나타내지 않는 것으로 조사되었으며 이는 효소가 최종산물에 의 하여 활성이 저해되는 feedback Inhibition이 야기 된 것으로 판단되었다.
Strains
Sugar 1 2 3 4 5 6
Glucose + - - + + + Glycerol - - - - - + 2-keto-D-Gluconate - + + - - - L-arabinose - - - - - - Adonitol - - - - - - Xylitol - - - - - - Galactose + - - - - + Inositol - - - - - - Sorbitol - - - - - - Methyl-D-Glucoside - - - - - - N-acetyl-D-Glucosamine - - - - - - Cellobiose - - - - - - Lactose - - - - - - Maltose + + - - + + Sucrose + + - - + + Trehalose - - - - - + Melezitose - - - - - - Raffinose + - - - - + Table 1. Sugar fermentation test of the isolated
strains.
효소제에 의한 당화를 확인하고 공시균주를 선 발하기 위하여 분쇄한 백미 600 g 을 삼각플라스 크에 넣고 1차 증류수 1,200 ㎖를 첨가한 후 glucoamylase 0.5% (v/v)를 첨가한 후 전배양한 1 차 분리균주를 원심분리 (4,000rpm)하여 회수하고 10% (v/v) 부피로 접종하여 30℃, 60rpm으로 배 양하였다. 분리균주를 이용하여 알코올 발효를 진 행한 결과 경상북도 경산지역의 시료에서 분리한 No. 1균주가 가장 양호한 알코올 발효를 하는 것 으로 조사되었다(Fig. 3). No. 1균주의 경우 발효 1일부터 3일까지 매우 높은 알코올 생성율을 나타 내었으며 발효 4일째에서 6일까지는 거의 유사한
수준으로 알코올을 생성하는 것으로 조사되었다.
Fermentation Time(days)
0 1 2 3 4 5 6
oBrix
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Fig. 2. Saccharification effect by 05.% glucoamlyase.
Fermentation time(days)
0 1 2 3 4 5 6
Alcohol(%)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5
Fig. 3. Alcohol fermentation ability of selected strains
3. 선발균주의 동정
가장 높은 알코올 생성을 나타낸 No. 1 균주의 DNA를 추출하여 PCR로 18S rDNA를 부분적으 로 증폭하여 염기서열을 분석하였다. 분석된 염기서 열과 GENEBANK의 데이터를 비교하여 molecular phylogenetic tree를 작성하였으며 그 결과 Saccharomyces paradoxus와 99%의 상동성을 나타내어 최종 S.
paradoxus (KFCC 11440P)로 명명하고 한국미생 물센터에 균주 기탁하였다.
4. 경옥주의 제조
경옥고를 휴대용 당도계 (Atago, Japan)로 측 정한 결과 54
o
Brix를 나타내었고 수분함량은 24.4%로 조사되었다. 백미 600 g을 2배량의 1차증류수에 넣고 발효시 경옥고의 취를 풍부하게 할 수 있는 함량을 조사하기 위하여 경옥고 첨가량을 1차 증류수의 1~11% (v/v)되게 첨가한 후 전배 양한 S. paradoxus 10% (v/v)를 접종하여 30℃, 60rpm으로 발효하였다. 그 결과 1~11% 경옥고를 첨가한 경우 알코올 발효의 변화는 거의 나타나지 않았으며 이는 경옥고가 높은 당 함량을 나타내지 만 직접적으로 알코올 발효에 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있었으며(Fig. 4) 또한 경옥고의 성분에 의하여 선발균주인 S. paradoxus의 생육이 저해되지 않는 다는 것을 확인할 수 있었다. 경옥 고를 1~11% 첨가하여 발효한 경우, 경옥고 11%
에서 경옥고 고유의 취가 강하게 나타나는 것으로 볼 때 백미와 경옥고를 혼합하여 알코올 발효를 진행할 때 11%이상의 경옥고를 첨가하는 것이 보 다 양호한 결과를 나타내는 것으로 조사되었다.
Fermentation time(days)
0 1 2 3 4 5 6
Alcohol(%)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1%
3%
5%
7%
9%
11%
Fig. 4. Alcohol fermentation effects by different concentrations of Gyoungok-go.
5. 경옥식초의 제조
경옥식초의 생산을 위하여 경옥주의 알코올 함 량을 A. aceti의 생육을 억제하지 않는 농도인 6.5%로 조정한 후 전배양한 A. aceti를 회수하여 원심분리하고 전체량의 10% (v/v)비율로 접종하 여 24℃, 200rpm으로 12일간 배양하였다. 과실을 이용한 식초 생산의 경우 초기 일정 산도를 첨가 하여 균의 생육에 적합한 산도로 조정한 후 초산 생성을 유도하거나 종초를 생산하여 초산발효를
유도하는 경우가 많으나 본 연구에서는 경옥주로 부터 순수한 초산을 생성하기 위하여 미 첨가하여 조사하였다. 그 결과 배양 1일째부터 증가하여 배 양 11일째 8.52%의 산을 생성하는 것으로 조사되 었으며 12일째 산 생성은 증가하였으나 유사한 증 가율을 나타내는 것으로 조사되었다. 따라서 경옥 주와 공시균을 이용하여 식초를 생산할 경우 11일 간 배양하는 것이 보다 양호한 결과를 얻을 수 있 는 것으로 판단되었다. 공시균인 A. aceti에 의한 초산생성은 초기 산도를 조정한 결과와 달리 완만 한 곡선을 나타내지 않는 것으로 조사되었다(Fig.
5) 알코올이 초산으로 전환되는 비율인 발효율은 이론적으로는 에탄올 중량의 1.64배의 식초산이 생 성되는 것으로 알려져 있으며 실제로는 이론값의 88~90%의 효율을 나타내는 것으로 알려져 있다.
이러한 이유는 발효과정 중 에탄올의 증발과 식초 산 이외의 다른 물질로 전환되기 때문인 것으로 알려져 있다
22)
. 본 연구의 경우 첨가한 경옥주의 알코올 함량과 비교할 때 79.7%의 효율을 나타내 는 것으로 조사되었다.Fermentation time(days)
0 2 4 6 8 10 12
Acidity(%)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Fig. 5. Acetic acid production from A. aceti KCCM 32409.
Ⅳ. 결 론
다양한 생리활성을 갖는 경옥고를 이용한 새로 운 형태의 식초를 개발하기 위해 최적의 제조 방
법을 조사하였다. 경옥고 알코올 발효시 부족한 당 의 보당은 백미를 사용하였으며 당화는 Rhizopus sp.가 생성하는 amylase를 이용하였다. 이때 발효 기질의 최적 비율은 백미 : 경옥고 : 증류수 = 33.3 : 59.3 : 7.4 (w/v/v)였다. 발효시 최적균주는 전통주와 과일주에서 순수 분리한 Saccharomyces paradoxus였으며 생성된 알코올 함량은 약 20%였 다. 제조된 경옥고 알코올 발효물의 알코올 농도 를 6.5%로 조정한 후 Acetobacter aceti KCCM 32409로 초산발효한 결과 배양 11일째 8.52%의 초 산이 생성되었으며 이때 발효 효율은 79.7%였다.
감사의 글
본 연구는 대구한의대학교 기린연구비에 의하 여 연구되었으며 이에 감사드립니다.
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